JP5929943B2 - Power conversion device and power conversion method - Google Patents
Power conversion device and power conversion method Download PDFInfo
- Publication number
- JP5929943B2 JP5929943B2 JP2014032168A JP2014032168A JP5929943B2 JP 5929943 B2 JP5929943 B2 JP 5929943B2 JP 2014032168 A JP2014032168 A JP 2014032168A JP 2014032168 A JP2014032168 A JP 2014032168A JP 5929943 B2 JP5929943 B2 JP 5929943B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- primary
- circuit
- input
- voltage
- port
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
- H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
- H02M3/33584—Bidirectional converters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
- B60L53/22—Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33561—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having more than one ouput with independent control
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2210/00—Converter types
- B60L2210/30—AC to DC converters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2210/00—Converter types
- B60L2210/40—DC to AC converters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
- B60L2240/526—Operating parameters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
- B60L2240/527—Voltage
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
- B60L2240/529—Current
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
- B60L2240/547—Voltage
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
- B60L2240/549—Current
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/12—Electric charging stations
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
本発明は、電力変換装置及び電力変換方法に関する。 The present invention relates to a power conversion device and a power conversion method.
従来、複数の1次側ポートを含む1次側変換回路と、複数の2次側ポートを含み、1次側変換回路と変圧器で磁気結合する2次側変換回路との間で伝送される伝送電力を、位相差φに応じて調整する電力変換装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。 Conventionally, transmission is performed between a primary side conversion circuit including a plurality of primary side ports and a secondary side conversion circuit including a plurality of secondary ports and magnetically coupled by a transformer. There is known a power conversion device that adjusts transmission power according to a phase difference φ (see, for example, Patent Document 1).
位相差φに応じて調整される伝送電力は、1次側変換回路又は2次側変換回路のスイッチングのデューティ比Dの値によっても影響を受ける。 The transmission power adjusted according to the phase difference φ is also affected by the value of the switching duty ratio D of the primary side conversion circuit or the secondary side conversion circuit.
しかしながら、位相差φとデューティ比Dとは、独立に制御されているため、伝送電力を最大にする値に、位相差φが設定されても、デューティ比Dが適切に設定されないと、伝送電力の低下を招いてしまう。 However, since the phase difference φ and the duty ratio D are controlled independently, even if the phase ratio φ is set to a value that maximizes the transmission power, if the duty ratio D is not set appropriately, the transmission power Will be reduced.
そこで、伝送電力が最大値から低下するのを防止することを目的とする。 Therefore, an object is to prevent the transmission power from decreasing from the maximum value.
上記目的を達成するため、一態様によれば、
1次側コイル及び1次側スイッチング素子を含む1次側電圧変換部と複数の1次側ポートとを備える1次側回路、並びに2次側コイル及び2次側スイッチング素子を含む2次側電圧変換部と2次側ポートとを備える2次側回路を備える、電源回路において、前記1次側コイルと前記2次側コイルとが磁気結合しており、前記1次側回路の前記1次側スイッチング素子のスイッチングと前記2次側回路の前記2次側スイッチング素子のスイッチングとの位相差を変更して、前記1次側回路と前記2次側回路との間で伝送される伝送電力を調整し、且つ、前記1次側回路又は前記2次側回路のスイッチングのデューティ比を変更する、電力変換方法であって、
前記電源回路が最大限の電力を伝送しようとしている状態で、前記位相差が、設計された所定の範囲の上限値であるか否かを判定する判定ステップと、
第1の1次側ポートの検出電圧が、第2の1次側ポートの目標電圧と100/α(但し、αは0より大きく100より小さい、前記伝送電力が最大となる場合の前記デューティ比)との積より小さいか否かを判定する判定ステップと、
前記位相差が前記上限値であり、且つ前記第1の1次側ポートの検出電圧が、前記第2の1次側ポートの目標電圧と100/αとの積より小さい場合に、前記デューティ比をαに固定する固定ステップと、
を有する、電力変換方法が提供される。
In order to achieve the above object, according to one aspect,
A primary side circuit including a primary side voltage converter including a primary side coil and a primary side switching element and a plurality of primary side ports, and a secondary side voltage including a secondary side coil and a secondary side switching element comprises a secondary circuit and a converting unit and the secondary side port, in the power supply circuit, and the primary coil and the secondary coil are magnetically coupled, wherein the primary side of the primary circuit The transmission power transmitted between the primary side circuit and the secondary side circuit is adjusted by changing the phase difference between the switching of the switching element and the switching of the secondary side switching element of the secondary side circuit. And a power conversion method for changing a switching duty ratio of the primary side circuit or the secondary side circuit,
A determination step of determining whether or not the phase difference is an upper limit value of a designed predetermined range in a state where the power supply circuit is about to transmit the maximum power ;
The detected voltage of the first primary port is equal to the target voltage of the second primary port and 100 / α (where α is larger than 0 and smaller than 100, and the duty ratio when the transmission power is maximized) Determination step for determining whether or not the product is smaller than
Wherein the phase difference is the upper limit value, and the detection voltage of the first primary port, is smaller than the product between the target voltage and the 100 / alpha of the second primary port, said duty ratio Fixing step to fix α to α,
A power conversion method is provided.
一態様によれば、伝送電力が最大値から低下するのを防止することができる。 According to one aspect, it is possible to prevent the transmission power from decreasing from the maximum value.
<電源装置101の構成>
図1は、電力変換装置の実施形態である電源装置101の構成例を示したブロック図である。電源装置101は、例えば、電源回路10と、制御部50と、センサ部70とを備えた電源システムである。電源装置101は、例えば、自動車等の車両に搭載され、車載の各負荷に配電するシステムである。このような車両の具体例として、ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車、電気自動車などが挙げられる。
<Configuration of Power Supply Device 101>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a power supply apparatus 101 that is an embodiment of a power conversion apparatus. The power supply apparatus 101 is a power supply system including, for example, the
電源装置101は、例えば、1次側高電圧系負荷(例えば、電動パワーステアリング装置(EPS)、等)61aが接続される第1入出力ポート60aと、1次側低電圧系負荷(例えば、電子制御装置(ECU)、電子制御ブレーキシステム(ECB)、等)61cが接続される第2入出力ポート60cとを、1次側ポートとして有している。
The power supply device 101 includes, for example, a first input /
電源装置101は、例えば、2次側高電圧系負荷61b及び2次側高電圧系電源62b(例えば、主機バッテリ)が接続される第3入出力ポート60bと、2次側低電圧系負荷61dが接続される第4入出力ポート60dとを、2次側ポートとして有している。2次側高電圧系電源62bは、2次側高電圧系電源62bと同じ電圧系(例えば、12V系及び48V系よりも高い288V系)で動作する2次側高電圧系負荷61bに電力を供給する。また、2次側高電圧系電源62bは、2次側高電圧系電源62bと異なる電圧系(例えば、288V系よりも低い72V系)で動作する2次側低電圧系負荷61dに、電源回路10に構成される2次側変換回路30によって降圧された電力を供給する。2次側高電圧系電源62bの具体例として、リチウムイオン電池等の二次電池が挙げられる。
The power supply device 101 includes, for example, a third input /
電源回路10は、上述の4つの入出力ポートを有し、それらの4つの入出力ポートのうちから任意の2つの入出力ポートが選択され、当該2つの入出力ポートの間で電力変換を行う機能を有する電力変換回路である。なお、電源回路10を備えた電源装置101は、少なくとも3つ以上の複数の入出力ポートを有し、少なくとも3つ以上の複数の入出力ポートのうちどの2つの入出力ポート間でも電力を変換することが可能な装置でもよい。例えば、電源回路10は、第4入出力ポート60dが無い3つの入出力ポートを有する回路でもよい。
The
ポート電力Pa,Pc,Pb,Pdは、それぞれ、第1入出力ポート60a,第2入出力ポート60c,第3入出力ポート60b,第4入出力ポート60dにおける入出力電力(入力電力又は出力電力)である。ポート電圧Va,Vc,Vb,Vdは、それぞれ、第1入出力ポート60a,第2入出力ポート60c,第3入出力ポート60b,第4入出力ポート60dにおける入出力電圧(入力電圧又は出力電圧)である。ポート電流Ia,Ic,Ib,Idは、それぞれ、第1入出力ポート60a,第2入出力ポート60c,第3入出力ポート60b,第4入出力ポート60dにおける入出力電流(入力電流又は出力電流)である。
The port powers Pa, Pc, Pb, and Pd are input / output powers (input power or output power) at the first input /
電源回路10は、第1入出力ポート60aに設けられるキャパシタC1と、第2入出力ポート60cに設けられるキャパシタC3と、第3入出力ポート60bに設けられるキャパシタC2と、第4入出力ポート60dに設けられるキャパシタC4とを備えている。キャパシタC1,C2,C3,C4の具体例として、フィルムコンデンサ、アルミニウム電解コンデンサ、セラミックコンデンサ、固体高分子コンデンサなどが挙げられる。
The
キャパシタC1は、第1入出力ポート60aの高電位側の端子613と、第1入出力ポート60a及び第2入出力ポート60cの低電位側の端子614との間に挿入される。キャパシタC3は、第2入出力ポート60cの高電位側の端子616と、第1入出力ポート60a及び第2入出力ポート60cの低電位側の端子614との間に挿入される。キャパシタC2は、第3入出力ポート60bの高電位側の端子618と、第3入出力ポート60b及び第4入出力ポート60dの低電位側の端子620との間に挿入される。キャパシタC4は、第4入出力ポート60dの高電位側の端子622と、第3入出力ポート60b及び第4入出力ポート60dの低電位側の端子620との間に挿入される。
The capacitor C1 is inserted between the high
キャパシタC1,C2,C3,C4は、電源回路10の内部に設けられてもよいし、電源回路10の外部に設けられてもよい。
The capacitors C1, C2, C3, and C4 may be provided inside the
電源回路10は、1次側変換回路20と、2次側変換回路30とを含んで構成された電力変換回路である。なお、1次側変換回路20と2次側変換回路30とは、1次側磁気結合リアクトル204及び2次側磁気結合リアクトル304を介して接続され、且つ、変圧器400(センタータップ式変圧器)で磁気結合されている。第1入出力ポート60a及び第2入出力ポート60cから構成される1次側ポートと、第3入出力ポート60b及び第4入出力ポート60dから構成される2次側ポートとは、変圧器400を介して接続されている。
The
1次側変換回路20は、1次側フルブリッジ回路200と、第1入出力ポート60aと、第2入出力ポート60cとを含んで構成された1次側回路である。1次側フルブリッジ回路200は、変圧器400の1次側コイル202と、1次側磁気結合リアクトル204と、1次側第1上アームU1と、1次側第1下アーム/U1と、1次側第2上アームV1と、1次側第2下アーム/V1とを含んで構成された1次側電力変換部である。ここで、1次側第1上アームU1と、1次側第1下アーム/U1と、1次側第2上アームV1と、1次側第2下アーム/V1は、それぞれ、例えば、Nチャネル型のMOSFETと、当該MOSFETの寄生素子であるボディダイオードとを含んで構成されたスイッチング素子である。当該MOSFETに並列にダイオードが追加接続されてもよい。
The primary
1次側フルブリッジ回路200は、第1入出力ポート60aの高電位側の端子613に接続される1次側正極母線298と、第1入出力ポート60a及び第2入出力ポート60cの低電位側の端子614に接続される1次側負極母線299とを有している。
The primary side
1次側正極母線298と1次側負極母線299との間には、1次側第1上アームU1と、1次側第1下アーム/U1とを直列接続した1次側第1アーム回路207が取り付けられている。1次側第1アーム回路207は、1次側第1上アームU1及び1次側第1下アーム/U1のオンオフのスイッチング動作による電力変換動作が可能な1次側第1電力変換回路部(1次側U相電力変換回路部)である。さらに、1次側正極母線298と1次側負極母線299との間には、1次側第2上アームV1と、1次側第2下アーム/V1とを直列接続した1次側第2アーム回路211が1次側第1アーム回路207と並列に取り付けられている。1次側第2アーム回路211は、1次側第2上アームV1及び1次側第2下アーム/V1のオンオフのスイッチング動作による電力変換動作が可能な1次側第2電力変換回路部(1次側V相電力変換回路部)である。
A primary side first arm circuit in which a primary side first upper arm U1 and a primary side first lower arm / U1 are connected in series between a primary side
1次側第1アーム回路207の中点207mと1次側第2アーム回路211の中点211mを接続するブリッジ部分には、1次側コイル202と1次側磁気結合リアクトル204とが設けられている。ブリッジ部分についてより詳細に接続関係について説明すると、1次側第1アーム回路207の中点207mには、1次側磁気結合リアクトル204の1次側第1リアクトル204aの一方端が接続される。そして、1次側第1リアクトル204aの他方端には、1次側コイル202の一方端が接続される。さらに、1次側コイル202の他方端には、1次側磁気結合リアクトル204の1次側第2リアクトル204bの一方端が接続される。それから、1次側第2リアクトル204bの他方端が1次側第2アーム回路211の中点211mに接続される。なお、1次側磁気結合リアクトル204は、1次側第1リアクトル204aと、1次側第1リアクトル204aと結合係数k1で磁気結合する1次側第2リアクトル204bとを含んで構成される。
A
中点207mは、1次側第1上アームU1と1次側第1下アーム/U1との間の1次側第1中間ノードであり、中点211mは、1次側第2上アームV1と1次側第2下アーム/V1との間の1次側第2中間ノードである。
A
第1入出力ポート60aは、1次側正極母線298と1次側負極母線299との間に設けられるポートである。第1入出力ポート60aは、端子613と端子614とを含んで構成される。第2入出力ポート60cは、1次側負極母線299と1次側コイル202のセンタータップ202mとの間に設けられるポートである。第2入出力ポート60cは、端子614と端子616とを含んで構成される。
The first input /
センタータップ202mは、第2入出力ポート60cの高電位側の端子616に接続されている。センタータップ202mは、1次側コイル202に構成される1次側第1巻線202aと1次側第2巻線202bとの中間接続点である。
The
2次側変換回路30は、2次側フルブリッジ回路300と、第3入出力ポート60bと、第4入出力ポート60dとを含んで構成された2次側回路である。2次側フルブリッジ回路300は、変圧器400の2次側コイル302と、2次側磁気結合リアクトル304と、2次側第1上アームU2と、2次側第1下アーム/U2と、2次側第2上アームV2と、2次側第2下アーム/V2とを含んで構成された2次側電力変換部である。ここで、2次側第1上アームU2と、2次側第1下アーム/U2と、2次側第2上アームV2と、2次側第2下アーム/V2は、それぞれ、例えば、Nチャネル型のMOSFETと、当該MOSFETの寄生素子であるボディダイオードとを含んで構成されたスイッチング素子である。当該MOSFETに並列にダイオードが追加接続されてもよい。
The secondary
2次側フルブリッジ回路300は、第3入出力ポート60bの高電位側の端子618に接続される2次側正極母線398と、第3入出力ポート60b及び第4入出力ポート60dの低電位側の端子620に接続される2次側負極母線399とを有している。
The secondary-side
2次側正極母線398と2次側負極母線399との間には、2次側第1上アームU2と、2次側第1下アーム/U2とを直列接続した2次側第1アーム回路307が取り付けられている。2次側第1アーム回路307は、2次側第1上アームU2及び2次側第1下アーム/U2のオンオフのスイッチング動作による電力変換動作が可能な2次側第1電力変換回路部(2次側U相電力変換回路部)である。さらに、2次側正極母線398と2次側負極母線399との間には、2次側第2上アームV2と、2次側第2下アーム/V2とを直列接続した2次側第2アーム回路311が2次側第1アーム回路307と並列に取り付けられている。2次側第2アーム回路311は、2次側第2上アームV2及び2次側第2下アーム/V2のオンオフのスイッチング動作による電力変換動作が可能な2次側第2電力変換回路部(2次側V相電力変換回路部)である。
A secondary side first arm circuit in which a secondary side first upper arm U2 and a secondary side first lower arm / U2 are connected in series between a secondary side positive electrode bus 398 and a secondary side
2次側第1アーム回路307の中点307mと2次側第2アーム回路311の中点311mを接続するブリッジ部分には、2次側コイル302と2次側磁気結合リアクトル304とが設けられている。ブリッジ部分についてより詳細に接続関係について説明すると、2次側第1アーム回路307の中点307mには、2次側磁気結合リアクトル304の2次側第1リアクトル304aの一方端が接続される。そして、2次側第1リアクトル304aの他方端には、2次側コイル302の一方端が接続される。さらに、2次側コイル302の他方端には、2次側磁気結合リアクトル304の2次側第2リアクトル304bの一方端が接続される。それから、2次側第2リアクトル304bの他方端が2次側第2アーム回路311の中点311mに接続される。なお、2次側磁気結合リアクトル304は、2次側第1リアクトル304aと、2次側第1リアクトル304aと結合係数k2で磁気結合する2次側第2リアクトル304bとを含んで構成される。
A
中点307mは、2次側第1上アームU2と2次側第1下アーム/U2との間の2次側第1中間ノードであり、中点311mは、2次側第2上アームV2と2次側第2下アーム/V2との間の2次側第2中間ノードである。
The
第3入出力ポート60bは、2次側正極母線398と2次側負極母線399との間に設けられるポートである。第3入出力ポート60bは、端子618と端子620とを含んで構成される。第4入出力ポート60dは、2次側負極母線399と2次側コイル302のセンタータップ302mとの間に設けられるポートである。第4入出力ポート60dは、端子620と端子622とを含んで構成される。
The third input /
第3入出力ポート60bのポート電圧Vb及び第4入出力ポート60dのポート電圧Vdは、2次側低電圧系電源62bの電圧に依存して変動する。
The port voltage Vb of the third input /
センタータップ302mは、第4入出力ポート60dの高電位側の端子622に接続されている。センタータップ302mは、2次側コイル302に構成される2次側第1巻線302aと2次側第2巻線302bとの中間接続点である。
The
図1において、電源装置101は、センサ部70を備えている。センサ部70は、第1乃至第4入出力ポート60a,60c,60b,60dの少なくとも一つのポートにおける入出力値Yを所定の検出周期で検出し、その検出した入出力値Yに対応する検出値Ydを制御部50に対して出力する検出手段である。検出値Ydは、入出力電圧を検出して得られた検出電圧でもよいし、入出力電流を検出して得られた検出電流でもよいし、入出力電力を検出して得られた検出電力でもよい。センサ部70は、電源回路10の内部に備えられても外部に備えられてもよい。
In FIG. 1, the power supply apparatus 101 includes a sensor unit 70. The sensor unit 70 detects an input / output value Y in at least one of the first to fourth input /
センサ部70は、例えば、第1乃至第4入出力ポート60a,60c,60b,60dの少なくとも一つのポートに生ずる入出力電圧を検出する電圧検出部を有している。センサ部70は、例えば、入出力電圧Vaと入出力電圧Vcの少なくとも一方の検出電圧を1次側電圧検出値として出力する1次側電圧検出部と、入出力電圧Vbと入出力電圧Vdの少なくとも一方の検出電圧を2次側電圧検出値として出力する2次側電圧検出部とを有している。
The sensor unit 70 includes, for example, a voltage detection unit that detects an input / output voltage generated in at least one of the first to fourth input /
センサ部70の電圧検出部は、例えば、少なくとも一つのポートの入出力電圧値をモニタする電圧センサと、該電圧センサによってモニタされた入出力電圧値に対応する検出電圧を制御部50に対して出力する電圧検出回路とを有している。
The voltage detection unit of the sensor unit 70, for example, provides a voltage sensor that monitors the input / output voltage value of at least one port and a detection voltage corresponding to the input / output voltage value monitored by the voltage sensor to the
センサ部70は、例えば、第1乃至第4入出力ポート60a,60c,60b,60dの少なくとも一つのポートに流れる入出力電流を検出する電流検出部を有している。センサ部70は、例えば、入出力電流Iaと入出力電流Icの少なくとも一方の検出電流を1次側電流検出値として出力する1次側電流検出部と、入出力電流Ibと入出力電流Idの少なくとも一方の検出電流を2次側電流検出値として出力する2次側電流検出部とを有している。
The sensor unit 70 includes, for example, a current detection unit that detects an input / output current flowing in at least one of the first to fourth input /
センサ部70の電流検出部は、例えば、少なくとも一つのポートの入出力電流値をモニタする電流センサと、該電流センサによってモニタされた入出力電流値に対応する検出電流を制御部50に対して出力する電流検出回路とを有している。
The current detection unit of the sensor unit 70 includes, for example, a current sensor that monitors an input / output current value of at least one port and a detection current corresponding to the input / output current value monitored by the current sensor to the
電源装置101は、制御部50を備えている。制御部50は、例えば、CPUを内蔵するマイクロコンピュータを備えた電子回路である。制御部50は、電源回路10の内部に備えられても外部に備えられてもよい。
The power supply apparatus 101 includes a
制御部50は、所定の制御パラメータXの値を変化させることによって、電源回路10で行われる電力変換動作をフィードバック制御し、電源回路10の第1乃至第4の各入出力ポート60a,60c,60b,60dにおける入出力値Yを調整できる。主な制御パラメータXとして、位相差φ及びデューティ比D(オン時間δ)の2種類の制御変数が挙げられる。
The
位相差φは、1次側フルブリッジ回路200と2次側フルブリッジ回路300との間で同じ相の電力変換回路部間でのスイッチングタイミングのずれ(タイムラグ)である。デューティ比D(オン時間δ)は、1次側フルブリッジ回路200及び2次側フルブリッジ回路300に構成される各電力変換回路部でのスイッチング波形のデューティ比(オン時間)である。
The phase difference φ is a switching timing shift (time lag) between the power conversion circuit units of the same phase between the primary side
これらの2つの制御パラメータXは、互いに独立に制御されることが可能である。制御部50は、位相差φ及びデューティ比D(オン時間δ)を用いた1次側フルブリッジ回路200及び2次側フルブリッジ回路300のデューティ比制御及び/又は位相制御によって、電源回路10の各入出力ポートにおける入出力値Yを変化させる。
These two control parameters X can be controlled independently of each other. The
制御部50は、第1乃至第4入出力ポート60a,60c,60b,60dの少なくとも一つのポートにおける入出力値Yの検出値Ydが、該ポートに設定された目標値Yoに収束する値に、位相差φ又はデューティ比Dが変化するように、電源回路10による電力変換動作をフィードバック制御する。目標値Yoは、例えば、各入出力ポートに接続される負荷(例えば、1次側低電圧系負荷61c等)毎に規定される駆動条件に基づいて、制御部50又は制御部50以外の所定の装置によって設定される指令値である。目標値Yoは、電力がポートから出力されるときには出力目標値として機能し、電力がポートに入力されるときには入力目標値として機能し、目標電圧値でもよいし、目標電流値でもよいし、目標電力値でもよい。
The
また、制御部50は、1次側変換回路20と2次側変換回路30との間で変圧器400を介して伝送される伝送電力Pが、設定された目標伝送電力に収束する値に、位相差φが変化するように、電源回路10による電力変換動作をフィードバック制御する。伝送電力は、電力伝送量とも呼ばれる。目標伝送電力は、例えば、いずれかのポートにおける検出値Ydと目標値Yoとの偏差に基づいて、制御部50又は制御部50以外の所定の装置によって設定される指令値である。
Further, the
図2は、制御部50のブロック図である。制御部50は、1次側変換回路20の1次側第1上アームU1等の各スイッチング素子と2次側変換回路30の2次側第1上アームU2等の各スイッチング素子のスイッチング制御を行う機能を有する制御部である。制御部50は、電力変換モード決定処理部502と、位相差φ決定処理部504と、オン時間δ決定処理部506と、1次側スイッチング処理部508と、2次側スイッチング処理部510等を含んで構成される。制御部50は、例えば、CPUを内蔵するマイクロコンピュータを備えた電子回路である。
FIG. 2 is a block diagram of the
電力変換モード決定処理部502は、例えば、所定の外部信号(例えば、いずれかのポートにおける検出値Ydと目標値Yoとの偏差を表す信号)に基づいて、次に述べる電源回路10の電力変換モードA〜Lの中から動作モードを選択して決定する。電力変換モードは、第1入出力ポート60aから入力された電力を変換して第2入出力ポート60cへ出力するモードAと、第1入出力ポート60aから入力された電力を変換して第3入出力ポート60bへ出力するモードBと、第1入出力ポート60aから入力された電力を変換して第4入出力ポート60dへ出力するモードCがある。
For example, the power conversion mode
そして、第2入出力ポート60cから入力された電力を変換して第1入出力ポート60aへ出力するモードDと、第2入出力ポート60cから入力された電力を変換して第3入出力ポート60bへ出力するモードEと、第2入出力ポート60cから入力された電力を変換して第4入出力ポート60dへ出力するモードFがある。
A mode D for converting the power input from the second input /
さらに、第3入出力ポート60bから入力された電力を変換して第1入出力ポート60aへ出力するモードGと、第3入出力ポート60bから入力された電力を変換して第2入出力ポート60cへ出力するモードHと、第3入出力ポート60bから入力された電力を変換して第4入出力ポート60dへ出力するモードIがある。
Further, the mode G that converts the power input from the third input /
それから、第4入出力ポート60dから入力された電力を変換して第1入出力ポート60aへ出力するモードJと、第4入出力ポート60dから入力された電力を変換して第2入出力ポート60cへ出力するモードKと、第4入出力ポート60dから入力された電力を変換して第3入出力ポート60bへ出力するモードLがある。
Then, a mode J for converting the power input from the fourth input /
位相差φ決定処理部504は、電源回路10をDC−DCコンバータ回路として機能させるために、1次側変換回路20と2次側変換回路30との間でのスイッチング素子のスイッチング周期運動の位相差φを設定する機能を有する。
The phase difference φ
オン時間δ決定処理部506は、1次側変換回路20と2次側変換回路30をそれぞれ昇降圧回路として機能させるために、1次側変換回路20と2次側変換回路30のスイッチング素子のオン時間δを設定する機能を有する。
The on-time δ
1次側スイッチング処理部508は、電力変換モード決定処理部502と位相差φ決定処理部504とオン時間δ決定処理部506の出力に基づいて、1次側第1上アームU1と、1次側第1下アーム/U1と、1次側第2上アームV1と、1次側第2下アーム/V1の各スイッチング素子をスイッチング制御する機能を有する。
The primary side switching
2次側スイッチング処理部510は、電力変換モード決定処理部502と位相差φ決定処理部504とオン時間δ決定処理部506の出力に基づいて、2次側第1上アームU2と、2次側第1下アーム/U2と、2次側第2上アームV2と、2次側第2下アーム/V2の各スイッチング素子をスイッチング制御する機能を有する。
The secondary side
制御部50は、図2に示す処理に限定されず、1次側変換回路20と2次側変換回路30との間で伝送される伝送電力を制御するために必要とされる様々な処理を行うことが可能である。
The
<電源装置101の動作>
上記電源装置101の動作について、図1及び図2を用いて説明する。例えば、電源回路10の電力変換モードをモードFとして動作させることを要求する外部信号が入力されてきた場合には、制御部50の電力変換モード決定処理部502は、電源回路10の電力変換モードをモードFとして決定する。このとき、第2入出力ポート60cに入力された電圧が1次側変換回路20の昇圧機能によって昇圧され、その昇圧された電圧の電力が電源回路10のDC−DCコンバータ回路としての機能によって第3入出力ポート60b側へと伝送され、さらに、2次側変換回路30の降圧機能によって降圧されて第4入出力ポート60dから出力される。
<Operation of Power Supply Device 101>
The operation of the power supply apparatus 101 will be described with reference to FIGS. For example, when an external signal requesting to operate the power conversion mode of the
ここで、1次側変換回路20の昇降圧機能について詳細に説明する。第2入出力ポート60cと第1入出力ポート60aについて着目すると、第2入出力ポート60cの端子616は、1次側第1巻線202aと、1次側第1巻線202aに直列接続される1次側第1リアクトル204aを介して、1次側第1アーム回路207の中点207mに接続される。そして、1次側第1アーム回路207の両端は、第1入出力ポート60aに接続されているため、第2入出力ポート60cの端子616と第1入出力ポート60aとの間には昇降圧回路が取り付けられていることとなる。
Here, the step-up / step-down function of the primary
さらに、第2入出力ポート60cの端子616は、1次側第2巻線202bと、1次側第2巻線202bに直列接続される1次側第2リアクトル204bを介して、1次側第2アーム回路211の中点211mに接続される。そして、1次側第2アーム回路211の両端は、第1入出力ポート60aに接続されているため、第2入出力ポート60cの端子616と第1入出力ポート60aとの間には、昇降圧回路が並列に取り付けられていることとなる。なお、2次側変換回路30は、1次側変換回路20とほぼ同様の構成を有する回路であるため、第4入出力ポート60dの端子622と第3入出力ポート60bとの間には、2つの昇降圧回路が並列に接続されていることとなる。したがって、2次側変換回路30は、1次側変換回路20と同様に昇降圧機能を有する。
Further, the
次に、電源回路10のDC−DCコンバータ回路としての機能について詳細に説明する。第1入出力ポート60aと第3入出力ポート60bについて着目すると、第1入出力ポート60aには、1次側フルブリッジ回路200が接続され、第3入出力ポート60bは、2次側フルブリッジ回路300が接続されている。そして、1次側フルブリッジ回路200のブリッジ部分に設けられる1次側コイル202と、2次側フルブリッジ回路300のブリッジ部分に設けられる2次側コイル302とが結合係数kTで磁気結合することで、変圧器400が巻き数1:Nのセンタータップ式変圧器として機能する。したがって、1次側フルブリッジ回路200と2次側フルブリッジ回路300でのスイッチング素子のスイッチング周期運動の位相差φを調整することで、第1入出力ポート60aに入力された電力を変換して第3入出力ポート60bに伝送させ、あるいは、第3入出力ポート60bに入力された電力を変換して第1入出力ポート60aに伝送させることができる。
Next, the function of the
図3は、制御部50の制御によって、電源回路10に構成される各アームのオンオフのスイッチング波形のタイミングチャートを示す図である。図3において、U1は、1次側第1上アームU1のオンオフ波形であり、V1は、1次側第2上アームV1のオンオフ波形であり、U2は、2次側第1上アームU2のオンオフ波形であり、V2は、2次側第2上アームV2のオンオフ波形である。1次側第1下アーム/U1、1次側第2下アーム/V1、2次側第1下アーム/U2、2次側第2下アーム/V2のオンオフ波形は、それぞれ、1次側第1上アームU1、1次側第2上アームV1、2次側第1上アームU2、2次側第2上アームV2のオンオフ波形を反転した波形である(図示省略)。なお、上下アームの両オンオフ波形間には、上下アームの両方がオンすることで貫通電流が流れないようにデッドタイムが設けられているとよい。また、図3において、ハイレベルがオン状態を表し、ローレベルがオフ状態を表している。
FIG. 3 is a diagram illustrating a timing chart of on / off switching waveforms of the arms configured in the
ここで、U1とV1とU2とV2の各オン時間δを変更することで、1次側変換回路20と2次側変換回路30の昇降圧比を変更することができる。例えば、U1とV1とU2とV2の各オン時間δを互いに等しくすることで、1次側変換回路20の昇降圧比と2次側変換回路30の昇降圧比を等しくできる。
Here, the step-up / step-down ratio of the primary
オン時間δ決定処理部506は、1次側変換回路20と2次側変換回路30の昇降圧比が互いに等しくなるように、U1とV1とU2とV2の各オン時間δを互いに等しくする(各オン時間δ=1次側オン時間δ11=2次側オン時間δ12=時間値β)。
The ON time δ
1次側変換回路20の昇降圧比は、1次側フルブリッジ回路200に構成されるスイッチング素子(アーム)のスイッチング周期Tに占めるオン時間δの割合であるデューティ比Dによって決まる。同様に、2次側変換回路30の昇降圧比は、2次側フルブリッジ回路300に構成されるスイッチング素子(アーム)のスイッチング周期Tに占めるオン時間δの割合であるデューティ比Dによって決まる。1次側変換回路20の昇降圧比は、第1入出力ポート60aと第2入出力ポート60cとの間の変圧比であり、2次側変換回路30の昇降圧比は、第3入出力ポート60bと第4入出力ポート60dとの間の変圧比である。
The step-up / step-down ratio of the primary
したがって、例えば、
1次側変換回路20の昇降圧比
=第2入出力ポート60cの電圧/第1入出力ポート60aの電圧
=δ11/T=β/T
2次側変換回路30の昇降圧比
=第4入出力ポート60dの電圧/第3入出力ポート60bの電圧
=δ12/T=β/T
と表される。つまり、1次側変換回路20と2次側変換回路30の昇降圧比は互いに同じ値(=β/T)である。
So, for example,
The step-up / step-down ratio of the primary
The step-up / step-down ratio of the
It is expressed. That is, the step-up / step-down ratios of the primary
なお、図3のオン時間δは、1次側第1上アームU1及び1次側第2上アームV1のオン時間δ11を表すとともに、2次側第1上アームU2及び2次側第2上アームV2のオン時間δ12を表す。また、1次側フルブリッジ回路200に構成されるアームのスイッチング周期Tと2次側フルブリッジ回路300に構成されるアームのスイッチング周期Tは等しい時間である。
3 represents the on time δ11 of the primary first upper arm U1 and the primary second upper arm V1, and the secondary first upper arm U2 and the secondary second upper. This represents the on time δ12 of the arm V2. The switching period T of the arm configured in the primary side
また、U1とV1との位相差は、180度(π)で動作させ、U2とV2との位相差も180度(π)で動作させる。さらに、U1とU2の位相差φを変更することで、1次側変換回路20と2次側変換回路30の間の電力伝送量Pを調整することができ、位相差φ>0であれば、1次側変換回路20から2次側変換回路30に伝送し、位相差φ<0であれば、2次側変換回路30から1次側変換回路20に伝送することができる。
The phase difference between U1 and V1 is operated at 180 degrees (π), and the phase difference between U2 and V2 is also operated at 180 degrees (π). Furthermore, by changing the phase difference φ between U1 and U2, the power transmission amount P between the primary
位相差φは、1次側フルブリッジ回路200と2次側フルブリッジ回路300との間で同じ相の電力変換回路部間でのスイッチングタイミングのずれ(タイムラグ)である。例えば、位相差φは、1次側第1アーム回路207と2次側第1アーム回路307との間でのスイッチングタイミングのずれであり、1次側第2アーム回路211と2次側第2アーム回路311との間でのスイッチングタイミングのずれである。それらのずれは互いに等しいまま制御される。つまり、U1とU2の位相差φ及びV1とV2の位相差φは、同じ値に制御される。
The phase difference φ is a switching timing shift (time lag) between the power conversion circuit units of the same phase between the primary side
したがって、例えば、電源回路10の電力変換モードをモードFとして動作させることを要求する外部信号が入力されてきた場合に、電力変換モード決定処理部502はモードFを選択することを決定する。そして、オン時間δ決定処理部506は、1次側変換回路20を第2入出力ポート60cに入力された電圧を昇圧して第1入出力ポート60aに出力する昇圧回路として機能させる場合の昇圧比を規定するオン時間δを設定する。なお、2次側変換回路30では、オン時間δ決定処理部506によって設定されたオン時間δによって規定された降圧比で第3入出力ポート60bに入力された電圧を降圧して第4入出力ポート60dに出力する降圧回路として機能する。さらに、位相差φ決定処理部504は、第1入出力ポート60aに入力された電力を所望の電力伝送量Pで第3入出力ポート60bに伝送するための位相差φを設定する。
Therefore, for example, when an external signal requesting to operate the power conversion mode of the
1次側スイッチング処理部508は、1次側変換回路20を昇圧回路として、かつ、1次側変換回路20をDC−DCコンバータ回路の一部として機能させるように、1次側第1上アームU1と、1次側第1下アーム/U1と、1次側第2上アームV1と、1次側第2下アーム/V1の各スイッチング素子をスイッチング制御する。
The primary side switching
2次側スイッチング処理部510は、2次側変換回路30を降圧回路として、かつ、2次側変換回路30をDC−DCコンバータ回路の一部として機能させるように、2次側第1上アームU2と、2次側第1下アーム/U2と、2次側第2上アームV2と、2次側第2下アーム/V2の各スイッチング素子をスイッチング制御する。
The secondary side
上記のように、1次側変換回路20および2次側変換回路30を昇圧回路あるいは降圧回路として機能させることができ、かつ、電源回路10を双方向DC−DCコンバータ回路としても機能させることができる。したがって、電力変換モードA〜Lの全てのモードの電力変換を行うことができ、換言すれば、4つの入出力ポートのうちから選択された2つの入出力ポート間で電力変換をすることができる。
As described above, the primary
制御部50により位相差φ、等価インダクタンスL、等に応じて調整される伝送電力P(電力伝送量Pともいう)は、1次側変換回路20と2次側変換回路30において一方の変換回路から他方の変換回路に変圧器400を介して送られる電力であり、
P=(N×Va×Vb)/(π×ω×L)×F(D,φ)
・・・式1
で表される。
The transmission power P (also referred to as power transmission amount P) adjusted by the
P = (N × Va × Vb) / (π × ω × L) × F (D, φ)
... Formula 1
It is represented by
なお、Nは、変圧器400の巻き数比、Vaは、第1入出力ポート60aの入出力電圧(1次側変換回路20の1次側正極母線298と1次側正極母線299との間の電圧)、Vbは、第3入出力ポート60bの入出力電圧(2次側変換回路30の1次側正極母線398と1次側正極母線399との間の電圧)である。πは、円周率、ω(=2π×f=2π/T)は、1次側変換回路20及び2次側変換回路30のスイッチングの角周波数である。fは、1次側変換回路20及び2次側変換回路30のスイッチング周波数、Tは、1次側変換回路20及び2次側変換回路30のスイッチング周期、Lは、磁気結合リアクトル204,304と変圧器400の電力伝送に関わる等価インダクタンスである。F(D,φ)は、デューティ比Dと位相差φを変数とする関数であり、デューティ比Dに依存せずに、位相差φが増加するにつれて単調増加する変数である。デューティ比D及び位相差φは、所定の上下限値に挟まれた範囲内で変化するように設計された制御パラメータである。
N is the turn ratio of the
等価インダクタンスLは、1次側磁気結合リアクトル204及び/又は2次側磁気結合リアクトル304が接続された変圧器400の簡易等価回路上で定義できる。等価インダクタンスLは、簡易等価回路において、1次側磁気結合リアクトル204の漏れインダクタンス及び/又は2次側磁気結合リアクトルの漏れインダクタンスと、変圧器400の漏れインダクタンスとを合成した合成インダクタンスである。
The equivalent inductance L can be defined on a simple equivalent circuit of the
例えば、2次側変換回路30側から測定される等価インダクタンスL(2次側換算値LEQ2)は、
LEQ2 = 2L1(1−k1)N2 + 2L2(1−k2) + LT2(1−kT 2)
・・・式2
と表すことができる。
For example, the equivalent inductance L (secondary side conversion value L EQ2 ) measured from the secondary
L EQ2 = 2L 1 (1-k 1 ) N 2 + 2L 2 (1-k 2 ) + L T2 (1-k T 2 )
... Formula 2
It can be expressed as.
L1は、1次側磁気結合リアクトル204の自己インダクタンス、k1は、1次側磁気結合リアクトル204の結合係数、Nは、変圧器400の巻き数比、L2は、2次側磁気結合リアクトル304の自己インダクタンス、k2は、2次側磁気結合リアクトル304の結合係数、LT2は、変圧器400の2次側の励磁インダクタンス、kTは、変圧器400の結合係数である。なお、第2入出力ポート60c又は第4入出力ポート60dを使用しない場合、式2において、第1項又は第2項で表される漏れインダクタンスが無い場合もありうる。
L 1 is the self-inductance of the primary side
ところで、伝送電力Pは、制御部50による位相差φの変更によって調整されるが、式1及び図4に示されるように、デューティ比Dの影響を受ける。図4は、伝送電力Pと位相差φとデューティ比Dとの関係を示したグラフである。伝送電力Pは、位相差φを大きくするにつれて大きくなる(φ11<φ12<φ13<φ14)。しかしながら、位相差φが同じ値に固定されていても、伝送電力Pは、デューティ比Dが0.5(=50%)よりも大きい場合、デューティ比Dが大きくなるにつれて小さくなり、デューティ比Dが0.5よりも小さい場合、デューティ比Dが小さくなるにつれて小さくなる。なお、図5は、伝送電力Pが最大となるデューティ比Dが50%である例を示す図である。
Incidentally, the transmission power P is adjusted by changing the phase difference φ by the
そのため、制御部50は、伝送電力Pが目標伝送電力Poに収束するように位相差φの指令値φoを変更しても、デューティ比Dの指令値Doによっては、伝送電力Pを目標伝送電力Poに精度良く調整できないことがある。同様に、制御部50は、所定の入出力ポートにおける入出力値Yが目標値Yoに収束するように位相差φの指令値φoを変更しても、デューティ比Dの指令値Doによっては、入出力値Yを目標値Yoに精度良く調整できないことがある。
Therefore, even when the command value φo of the phase difference φ is changed so that the transmission power P converges to the target transmission power Po, the
例えば、伝送電力Pを最大にする上限値に位相差φが設定されても、デューティ比Dが適切に設定されないと、伝送電力Pが最大値から低下するおそれがある。 For example, even if the phase difference φ is set as the upper limit value that maximizes the transmission power P, if the duty ratio D is not set appropriately, the transmission power P may decrease from the maximum value.
そこで、制御部50は、ポート電圧Va、ポート電圧Vcを検出し、位相差φが上限値である場合、デューティ比Dを、適切に設定する。なお、位相差φが上限値である場合とは、電源装置101が最大限の電力を伝送しようとしている状態(例えば、伝送先ポートの電力不足等)を指す。
Therefore, the
例えば、制御部50は、位相差φが上限値であり、且つ、(ポート電圧Vaの検出電圧)<(ポート電圧Vcの目標電圧×(100/α))の関係式を満たす場合、デューティ比Dをαに固定する。但し、αは、0より大きく100より小さい、伝送電力Pが最大となる場合のデューティ比である。なお、αは、ηを最大とする場合のデューティ比であっても良い。ηとは、伝送電力Pの伝送効率である。
For example, when the phase difference φ is the upper limit value and the
このような場合に、デューティ比Dを固定することで、伝送電力Pが最大値から低下するのを防止できるという効果が得られる。 In such a case, by fixing the duty ratio D, it is possible to prevent the transmission power P from being reduced from the maximum value.
ここで、(ポート電圧Vaの検出電圧)<(ポート電圧Vcの目標電圧×(100/α))の関係式と、デューティ比Dの設定について、具体例を挙げて説明する。例えば、ポート電圧Vaの検出電圧=10V、α=25%とする。 Here, a relational expression of (detected voltage of port voltage Va) <(target voltage of port voltage Vc × (100 / α)) and setting of the duty ratio D will be described with specific examples. For example, the detection voltage of the port voltage Va = 10 V and α = 25%.
まず、ポート電圧Vcの目標電圧=4.0Vの場合について、考える。 First, consider the case where the target voltage of the port voltage Vc = 4.0V.
この場合、本来であれば、制御部50は、デューティ比Dを、40%(=(4.0/10)×100)に設定しなければならない。しかしながら、伝送電力Pは、α=25%で最大となるため、デューティ比Dが40%に設定されてしまうと、伝送電力P又は効率ηを最大化することができない。
In this case, originally, the
そこで、制御部50は、位相差φが上限値であり、且つポート電圧Vaの検出電圧が、ポート電圧Vcの目標電圧と100/αとの積より小さいとき、デューティ比Dを、α=25%に固定する。デューティ比Dが、α=25%に固定されても、ポート電圧Vcの検出電圧2.5V(=10V×25%)は、ポート電圧Vcの目標電圧(4.0)を超えず、(ポート電圧Vaの検出電圧)<(ポート電圧Vcの目標電圧×100/α)の関係式を満たす(∵10V<=16V(=4.0×{100/25}))。
Therefore, the
従って、上記関係式を満たす場合には、制御部50が、デューティ比Dを、25%に固定しても、回路に不具合(例えば、第2入出力ポート60cが過電圧状態になり、第2入出力ポート60cに接続された負荷が故障する、等)を生じさせることなく、伝送電力P又は効率ηを最大化することができる。
Therefore, if the above relational expression is satisfied, even if the
次に、ポート電圧Vcの目標電圧=2.0Vの場合について、考える。 Next, consider the case where the target voltage of the port voltage Vc is 2.0V.
この場合、上記関係式を満たさず(∵10V<=8V(=2.0×{100/25}))、ポート電圧Vcの検出電圧(2.5V)は、ポート電圧Vcの目標電圧(2.0)を超えてしまう。このため、制御部50は、デューティ比Dを、α=25%に固定することができない。
In this case, the relational expression is not satisfied (∵10V <= 8V (= 2.0 × {100/25})), and the detection voltage (2.5V) of the port voltage Vc is the target voltage (2 .0). For this reason, the
従って、(ポート電圧Vaの検出電圧)≧(ポート電圧Vcの目標電圧×100/α)を満たす場合には、制御部50は、デューティ比DをPID算出値に設定する。
Therefore, when (the detected voltage of the port voltage Va) ≧ (target voltage of the port voltage Vc × 100 / α) is satisfied, the
図5は、PID算出値を算出する制御部50の構成例を示したブロック図である。制御部50は、PID制御部51、等を有している。PID算出値は、例えば、位相差φの指令値φo、デューティ比Dの指令値Doである。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of the
PID制御部51は、PID制御によって、1次側ポートと2次側ポートの少なくとも一つのポートのポート電圧を目標電圧に収束させるための位相差φの指令値φoを、スイッチング周期T毎に生成する位相差指令値生成部を有する。例えば、PID制御部51の位相差指令値生成部は、ポート電圧Vaの目標電圧とセンサ部70によって取得されたポート電圧Vaの検出電圧との偏差に基づいてPID制御を行うことによって、当該偏差を零に収束させるための指令値φoをスイッチング周期T毎に生成する。
The
制御部50は、PID制御部51によって生成された指令値φoに従って、1次側変換回路20及び2次側変換回路30のスイッチング制御を行うことによって、ポート電圧が目標電圧に収束するように、式1によって定められる伝送電力Pを調整する。
The
また、PID制御部51は、PID制御によって、1次側ポートと2次側ポートの少なくとも一つのポートのポート電圧を目標電圧に収束させるためのデューティ比Dの指令値Doを、スイッチング周期T毎に生成するデューティ比指令値生成部を有する。例えば、PID制御部51のデューティ比指令値生成部は、ポート電圧Vcの目標電圧とセンサ部70によって取得されたポート電圧Vcの検出電圧との偏差に基づいてPID制御を行うことによって、当該偏差を零に収束させるための指令値Doをスイッチング周期T毎に生成する。
In addition, the
なお、PID制御部51は、デューティ比Dの指令値Doに代えて、オン時間δの指令値δoを生成するオン時間指令値生成部を有してもよい。
Note that the
PID制御部51は、積分ゲインI1、微分ゲインD1、比例ゲインP1に基づいて、位相差φの指令値φoを調整し、積分ゲインI2、微分ゲインD2、比例ゲインP2に基づいて、デューティ比Dの指令値Doを調整する。
The
なお、ポート電圧Va、ポート電圧Vc、デューティ比Dの間には、ポート電圧Va×デューティ比D=ポート電圧Vcという関係が成立する。従って、一定のポート電圧Va(例えば、10V)を降圧して、ポート電圧Vcを増やしたい場合(例えば、1Vから5V)は、デューティ比Dを増加させれば良い(例えば、10%から50%)。逆に、一定のポート電圧Vc(例えば、5V)を昇圧して、ポート電圧Vaを増やしたい場合(例えば、10Vから50V)は、デューティ比Dを減少させれば良い(例えば、50%から10%)。つまり、PID制御部51は、制御対象(第1入出力ポート60a又は第2入出力ポート60c)を切り替えることによって、デューティ比Dの制御方向(デューティ比Dを増減させる方向)を、昇圧動作する場合と、降圧動作する場合とで、逆にする。
Note that the relationship of port voltage Va × duty ratio D = port voltage Vc is established among the port voltage Va, the port voltage Vc, and the duty ratio D. Therefore, when it is desired to step down the constant port voltage Va (for example, 10V) and increase the port voltage Vc (for example, 1V to 5V), the duty ratio D may be increased (for example, 10% to 50%). ). Conversely, when it is desired to increase the port voltage Va (for example, 10V to 50V) by boosting a certain port voltage Vc (for example, 5V), the duty ratio D may be decreased (for example, 50% to 10%). %). That is, the
<電源装置101の動作のフローチャート>
図6は、電力変換方法の一例を示したフローチャートである。図6の電力変換方法は、制御部50によって実行される。
<Flowchart of Operation of Power Supply Device 101>
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the power conversion method. The power conversion method in FIG. 6 is executed by the
ステップS10において、制御部50は、位相差φが上限値であるか否かを判定する。位相差φが上限値である場合(YES)、制御部50は、ステップS20の処理を行う。位相差φが上限値ではない場合(NO)、制御部50は、ステップS110の処理を行う。
In step S10, the
ステップS10における判定により、制御部50は、伝送電力を最大にする値に、位相差φが設定されているか否かを判定することができる。
Based on the determination in step S10, the
ステップS20において、制御部50は、デューティ比Dが50%以下であるか否かを判定する。デューティ比Dが50%以下である場合(YES)、制御部50は、ステップS30の処理を行う。デューティ比Dが50%より大きい場合(NO)、制御部50は、ステップS80の処理を行う。
In step S20, the
ステップS20における判定により、制御部50は、デューティ比Dを増加させるべきか、デューティ比Dを減少させるべきかを判定することができる。
Based on the determination in step S20, the
ステップS30において、制御部50は、現在のデューティ比Dに変数Δを加算した値をαとする。
In step S30, the
ステップS40において、制御部50は、ステップS30で設定したαが50%より大きいか否かを判定する。ステップS30で設定したαが50%より大きい場合(YES)、制御部50は、ステップS50の処理を行う。ステップS30で設定したαが50%以下である場合(NO)、制御部50は、ステップS60の処理を行う。
In step S40, the
ステップS40における判定により、制御部50は、ステップS30で設定したαを、強制的に50%に固定するべきか否かを判定することができる。
Based on the determination in step S40, the
ステップS50において、制御部50は、ステップS30で設定したαを、強制的に50%に固定する。
In step S50, the
ステップS60において、制御部50は、ポート電圧Vaの検出電圧が、ポート電圧Vcの目標電圧と100/αとの積より小さいか否かを判定する。ポート電圧Vaの検出電圧が、ポート電圧Vcの目標電圧と100/αとの積より小さい場合(YES)、制御部50は、ステップS70の処理を行う。ポート電圧Vaの検出電圧が、ポート電圧Vcの目標電圧と100/αとの積以上である場合(NO)、制御部50は、ステップS110の処理を行う。なお、ステップS60における判定式は、ポート電圧Va×デューティ比D=ポート電圧Vcの関係式より導かれる。
In step S60, the
ステップS60における判定により、制御部50は、ポート電圧Vaの検出電圧と、ポート電圧Vcの目標電圧との関係を比較して、デューティ比Dを、固定値(α)に設定するか、PID算出値に設定するかを判定することができる。
Based on the determination in step S60, the
ステップS70において、制御部50は、位相差φをPID算出値、デューティ比Dをαに設定し、再び、ステップS10へ戻る。
In step S70, the
ステップS80において、制御部50は、現在のデューティ比Dから変数Δを減算した値をαとする。
In step S80, the
ステップS90において、制御部50は、ステップS80で設定したαが50%より小さいか否かを判定する。ステップS80で設定したαが50%より小さい場合(YES)、制御部50は、ステップS100の処理を行う。ステップS80で設定したαが50%以上である場合(NO)、制御部50は、ステップS60の処理を行う。
In step S90, the
ステップS90における判定により、制御部50は、ステップS80で設定したαを、強制的に50%に固定するべきか否かを判定することができる。
Based on the determination in step S90, the
ステップS100において、制御部50は、ステップS80で設定したαを、強制的に、50%に固定する。
In step S100, the
ステップS110において、制御部50は、位相差φをPID算出値、デューティ比DをPID算出値に設定し、再び、ステップS10へ戻る。制御部50は、デューティ比Dが50%に満たない状態、又は、デューティ比Dが50%を超える状態であっても、そのまま制御を続ける。
In step S110, the
上述の様に、制御部50は、ステップS10での制御により、位相差φが上限値であるか否かを判定し、ステップS20での制御により、αを増加又は減少させ、ステップS30からS50まで、及びステップS80からS100までの制御により、強制的にαを固定すべきか否かを判定し、ステップS60での制御により、ポート電圧Vaの検出電圧、ポート電圧Vcの目標電圧、αの大小関係を判定する。
As described above, the
判定結果に基づいて、制御部50は、デューティ比Dを適切に設定し、伝送電力又は効率を最大化する。
Based on the determination result, the
以上、電力変換装置及び電力変換方法を実施形態例により説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではない。他の実施形態例の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。 As mentioned above, although the power converter device and the power conversion method were demonstrated by the embodiment, this invention is not limited to the said embodiment. Various modifications and improvements, such as combinations and substitutions with part or all of other example embodiments, are possible within the scope of the present invention.
例えば、上述の実施形態では、スイッチング素子の一例として、オンオフ動作する半導体素子であるMOSFETを挙げた。しかしながら、スイッチング素子は、例えば、IGBT、MOSFETなどの絶縁ゲートによる電圧制御型パワー素子でもよいし、バイポーラトランジスタでもよい。 For example, in the above-described embodiment, as an example of the switching element, a MOSFET that is a semiconductor element that performs an on / off operation is described. However, the switching element may be, for example, a voltage-controlled power element using an insulated gate such as IGBT or MOSFET, or a bipolar transistor.
また、第4入出力ポート60dに電源が接続されてもよい。
A power source may be connected to the fourth input /
また、2次側を1次側と定義し、1次側を2次側と定義してもよい。 Further, the secondary side may be defined as the primary side, and the primary side may be defined as the secondary side.
また、本発明は、少なくとも3つ以上の複数の入出力ポートを有し、少なくとも3つ以上の複数の入出力ポートのうちどの2つの入出力ポート間でも電力を変換することが可能な電力変換装置に適用できる。例えば、本発明は、図1に例示された4つの入出力ポートのうちいずれか一つの入出力ポートが無い構成を有する電源装置に対しても適用できる。 The present invention also provides power conversion that has at least three or more input / output ports and that can convert power between any two input / output ports among at least three or more input / output ports. Applicable to equipment. For example, the present invention can be applied to a power supply apparatus having a configuration in which any one of the four input / output ports illustrated in FIG. 1 is not provided.
20 1次側変換回路
30 2次側変換回路
50 制御部
60a 第1入出力ポート(第1の1次側ポート)
60b 第3入出力ポート(2次側ポート)
60c 第2入出力ポート(第2の1次側ポート)
62b 2次側高電圧系電源
62c 1次側低電圧系電源
101 電源装置(電力変換装置の一例)
400 変圧器
U*,V* 上アーム
/U*,/V* 下アーム
20 Primary
60b Third input / output port (secondary port)
60c Second input / output port (second primary port)
62b Secondary-side high-voltage power supply 62c Primary-side low-voltage power supply 101 Power supply (an example of a power converter)
400 Transformer U *, V * Upper arm / U *, / V * Lower arm
Claims (10)
前記電源回路が最大限の電力を伝送しようとしている状態で、前記位相差が、設計された所定の範囲の上限値であるか否かを判定する判定ステップと、
第1の1次側ポートの検出電圧が、第2の1次側ポートの目標電圧と100/α(但し、αは0より大きく100より小さい、前記伝送電力が最大となる場合の前記デューティ比)との積より小さいか否かを判定する判定ステップと、
前記位相差が前記上限値であり、且つ前記第1の1次側ポートの検出電圧が、前記第2の1次側ポートの目標電圧と100/αとの積より小さい場合に、前記デューティ比をαに固定する固定ステップと、を有する、電力変換方法。 A primary side circuit including a primary side voltage converter including a primary side coil and a primary side switching element and a plurality of primary side ports, and a secondary side voltage including a secondary side coil and a secondary side switching element comprises a secondary circuit and a converting unit and the secondary side port, in the power supply circuit, and the primary coil and the secondary coil are magnetically coupled, wherein the primary side of the primary circuit The transmission power transmitted between the primary side circuit and the secondary side circuit is adjusted by changing the phase difference between the switching of the switching element and the switching of the secondary side switching element of the secondary side circuit. And a power conversion method for changing a switching duty ratio of the primary side circuit or the secondary side circuit,
A determination step of determining whether or not the phase difference is an upper limit value of a designed predetermined range in a state where the power supply circuit is about to transmit the maximum power ;
The detected voltage of the first primary port is equal to the target voltage of the second primary port and 100 / α (where α is larger than 0 and smaller than 100, and the duty ratio when the transmission power is maximized) Determination step for determining whether or not the product is smaller than
Wherein the phase difference is the upper limit value, and the detection voltage of the first primary port, is smaller than the product between the target voltage and the 100 / alpha of the second primary port, said duty ratio And a fixing step of fixing to α.
前記デューティ比が50%以下である場合に、αを増加させる増加ステップと、
増加させたαが、50%より大きいか否かを判定する判定ステップと、
増加させたαが、50%以下である場合に、前記第1の1次側ポートの検出電圧が、前記第2の1次側ポートの目標電圧と100/αとの積より小さいか否かを判定する判定ステップと、を有する、請求項1に記載の電力変換方法。 A determination step of determining whether the duty ratio is 50% or less;
An increasing step of increasing α when the duty ratio is 50% or less;
A determination step of determining whether or not the increased α is greater than 50%;
If the increased α is 50% or less, whether or not the detected voltage of the first primary port is smaller than the product of the target voltage of the second primary port and 100 / α The power conversion method according to claim 1, further comprising:
前記デューティ比が50%より大きい場合に、αを減少させる減少ステップと、
減少させたαが、50%より小さいか否かを判定する判定ステップと、
減少させたαが、50%以上である場合に、前記第1の1次側ポートの検出電圧が、前記第2の1次側ポートの目標電圧と100/αとの積より小さいか否かを判定する判定ステップと、を有する、請求項1に記載の電力変換方法。 A determination step of determining whether the duty ratio is 50% or less;
A decreasing step of decreasing α when the duty ratio is greater than 50%;
A determination step of determining whether or not the decreased α is smaller than 50%;
Whether the detected voltage of the first primary port is smaller than the product of the target voltage of the second primary port and 100 / α when the decreased α is 50% or more The power conversion method according to claim 1, further comprising:
前記1次側コイルと磁気結合する2次側コイル及び2次側スイッチング素子を含む2次側電圧変換部と、2次側ポートと、を備える、2次側回路と、
前記1次側回路の前記1次側スイッチング素子のスイッチングと前記2次側回路の前記2次側スイッチング素子のスイッチングとの位相差を変更することによって、前記1次側回路と前記2次側回路との間で伝送される伝送電力を制御し、且つ、前記1次側回路又は前記2次側回路のスイッチングのデューティ比を制御する制御部と、を備える電力変換装置であって、
前記制御部は、最大限の電力を伝送しようとしている状態で、前記位相差が、設計された所定の範囲の上限値であるか否かを判定し、
第1の1次側ポートの検出電圧が、第2の1次側ポートの目標電圧と100/α(但し、αは0より大きく100より小さい、前記伝送電力が最大となる場合の前記デューティ比)との積より小さいか否かを判定し、
前記位相差が上限値であり、且つ前記第1の1次側ポートの検出電圧が、前記第2の1次側ポートの目標電圧と100/αとの積より小さい場合に、前記デューティ比をαに固定する、電力変換装置。 A primary voltage conversion unit including a primary coil and a primary side switching element, a primary circuit comprising a plurality of primary ports, and
And the secondary side voltage converting unit including the primary-side coil magnetically coupled to the secondary side coil and the secondary-side switching element, and the secondary side port, Ru and a secondary circuit,
By changing the phase difference between the switching of the secondary side switching elements of the switching and the secondary circuit of the primary side switching element of the primary circuit, said primary circuit and said secondary circuit A control unit that controls transmission power transmitted between the first side circuit and the second side circuit, and a control unit that controls a switching duty ratio of the first side circuit or the second side circuit,
The control unit determines whether or not the phase difference is an upper limit value of a designed predetermined range in a state in which maximum power is transmitted .
The detected voltage of the first primary port is equal to the target voltage of the second primary port and 100 / α (where α is larger than 0 and smaller than 100, and the duty ratio when the transmission power is maximized) ) And less than the product,
When the phase difference is an upper limit value and the detection voltage of the first primary port is smaller than the product of the target voltage of the second primary port and 100 / α, the duty ratio is Power conversion device fixed to α.
前記デューティ比が50%以下である場合に、αを増加させ、
増加させたαが、50%より大きいか否かを判定し、
増加させたαが、50%以下である場合に、前記第1の1次側ポートの検出電圧が、前記第2の1次側ポートの目標電圧と100/αとの積より小さいか否かを判定する、請求項6に記載の電力変換装置。 It is determined whether the duty ratio is 50% or less,
When the duty ratio is 50% or less, α is increased,
Determine whether the increased α is greater than 50%,
If the increased α is 50% or less, whether or not the detected voltage of the first primary port is smaller than the product of the target voltage of the second primary port and 100 / α The power converter according to claim 6 which judges.
前記デューティ比が50%より大きい場合に、αを減少させ、
減少させたαが、50%より小さいか否かを判定し、
減少させたαが、50%以上である場合に、前記第1の1次側ポートの検出電圧が、前記第2の1次側ポートの目標電圧と100/αとの積より小さいか否かを判定する、請求項6に記載の電力変換装置。 It is determined whether the duty ratio is 50% or less,
When the duty ratio is greater than 50%, α is decreased,
Determine whether the decreased α is less than 50%,
Whether the detected voltage of the first primary port is smaller than the product of the target voltage of the second primary port and 100 / α when the decreased α is 50% or more The power converter according to claim 6 which judges.
The power conversion device according to claim 8, wherein, when the reduced α is smaller than 50%, the reduced α is fixed to 50%.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014032168A JP5929943B2 (en) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | Power conversion device and power conversion method |
CN201510086821.6A CN104868735B (en) | 2014-02-21 | 2015-02-17 | Power inverter and power transferring method |
US14/625,726 US9780679B2 (en) | 2014-02-21 | 2015-02-19 | Power conversion device and power conversion method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014032168A JP5929943B2 (en) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | Power conversion device and power conversion method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015159640A JP2015159640A (en) | 2015-09-03 |
JP5929943B2 true JP5929943B2 (en) | 2016-06-08 |
Family
ID=53883201
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014032168A Active JP5929943B2 (en) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | Power conversion device and power conversion method |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9780679B2 (en) |
JP (1) | JP5929943B2 (en) |
CN (1) | CN104868735B (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5807649B2 (en) * | 2013-02-15 | 2015-11-10 | トヨタ自動車株式会社 | Power conversion device and power conversion method |
CN107005170B (en) * | 2014-11-17 | 2019-11-19 | 瑞典爱立信有限公司 | The method of switched-mode power supply, base station and Operation switch mode power |
JP6135663B2 (en) * | 2014-12-26 | 2017-05-31 | トヨタ自動車株式会社 | Power conversion device and power conversion method |
CN107508504B (en) * | 2016-09-30 | 2024-04-16 | 宁波精控电子科技有限公司 | Control circuit, signal transmission control method and motor with control circuit |
JP6877640B2 (en) * | 2018-05-15 | 2021-05-26 | 三菱電機株式会社 | Power converter and power conversion system |
DE102019103277A1 (en) * | 2019-02-11 | 2020-08-13 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Cell module and method for operating the cell module |
US12046997B2 (en) * | 2020-07-13 | 2024-07-23 | Delta Electronics, Inc. | Isolated resonant converter and control method thereof |
US11575326B2 (en) * | 2020-11-27 | 2023-02-07 | Lear Corporation | Wide high voltage-input range DC-DC converter |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7034800B2 (en) * | 2001-11-14 | 2006-04-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Driving circuit and driving method for piezoelectric transformer, backlight apparatus, liquid crystal display apparatus, liquid crystal monitor, and liquid crystal TV |
US7234159B1 (en) * | 2003-01-07 | 2007-06-19 | Altera Corporation | Method and apparatus for controlling evaluation of protected intellectual property in hardware |
JP4430531B2 (en) * | 2004-12-28 | 2010-03-10 | 株式会社日立製作所 | Bi-directional isolated DC-DC converter |
US7560872B2 (en) * | 2005-01-31 | 2009-07-14 | Intersil Americas Inc. | DC-AC converter having phase-modulated, double-ended, half-bridge topology for powering high voltage load such as cold cathode fluorescent lamp |
TWI320626B (en) * | 2006-09-12 | 2010-02-11 | Ablerex Electronics Co Ltd | Bidirectional active power conditioner |
US7830686B2 (en) * | 2007-06-05 | 2010-11-09 | Honeywell International Inc. | Isolated high power bi-directional DC-DC converter |
KR20100108761A (en) * | 2009-03-30 | 2010-10-08 | 삼성에스디아이 주식회사 | Fuel cell system and method for controlling operations of multiple fuel cells |
KR101237279B1 (en) * | 2009-04-03 | 2013-02-27 | 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 | Control device for transformer coupling type booster |
JP5815939B2 (en) * | 2010-02-17 | 2015-11-17 | 株式会社豊田中央研究所 | Power conversion circuit and power conversion circuit system |
JP5786325B2 (en) * | 2010-12-08 | 2015-09-30 | 株式会社豊田中央研究所 | Power conversion circuit system |
US9425693B2 (en) * | 2011-10-03 | 2016-08-23 | The Boeing Company | Systems and methods for high power DC/DC conversion using voltage converter cells |
JP6160547B2 (en) * | 2014-04-10 | 2017-07-12 | トヨタ自動車株式会社 | Power conversion device and power conversion method |
JP6102897B2 (en) * | 2014-11-27 | 2017-03-29 | トヨタ自動車株式会社 | Power converter |
-
2014
- 2014-02-21 JP JP2014032168A patent/JP5929943B2/en active Active
-
2015
- 2015-02-17 CN CN201510086821.6A patent/CN104868735B/en not_active Expired - Fee Related
- 2015-02-19 US US14/625,726 patent/US9780679B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20150244278A1 (en) | 2015-08-27 |
JP2015159640A (en) | 2015-09-03 |
CN104868735A (en) | 2015-08-26 |
US9780679B2 (en) | 2017-10-03 |
CN104868735B (en) | 2017-06-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5929943B2 (en) | Power conversion device and power conversion method | |
JP6160547B2 (en) | Power conversion device and power conversion method | |
JP5971269B2 (en) | Power conversion device and power conversion method | |
JP5958487B2 (en) | Power conversion device and power conversion method | |
JP5928519B2 (en) | Power conversion device and power conversion method | |
JP5812040B2 (en) | Power converter | |
JP6036741B2 (en) | Power converter | |
JP5807658B2 (en) | Power conversion device and power conversion method | |
JP5790708B2 (en) | Power conversion device and power conversion method | |
JP5807667B2 (en) | Power conversion apparatus and power correction method | |
US20150295502A1 (en) | Power conversion device and power conversion method | |
JP2015204639A (en) | Power conversion apparatus and control method thereof | |
JP5838997B2 (en) | Power conversion apparatus and power correction method | |
JP5935789B2 (en) | Power conversion device and power conversion method | |
JP5790709B2 (en) | Power conversion device and power conversion method | |
JP5928518B2 (en) | Power conversion apparatus and control method thereof | |
JP2014230373A (en) | Power conversion device and power conversion method | |
JP2015104287A (en) | Power converter and power conversion method | |
JP2015057031A (en) | Power converter and power conversion method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150804 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151225 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160105 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160304 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160405 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160418 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5929943 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |